УДК 001.89+009(470.6)
ПЕРСПЕКТИВЫ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО И ГУМАНИТАРНОГО РАЗВИТИЯ ЮЖНОГО МАКРОРЕГИОНА*
© 2013 г. Академик Г.Г. Матишов1, 2
Поступила 10.06.2013
Публикация основана на материалах доклада, прозвучавшего на пленарном заседании Международного форума "Инновационные технологии в гуманитарном, техногенном и экологическом пространствах" 12 марта 2013 года в г. Ростове-на-Дону, посвященном 10-летию образования Южного научного центра РАН. Обсуждаются итоги и перспективы фундаментальных исследований, выполняемых в Южном научном центре, в контексте интересов южного макрорегиона.
Ключевые слова: фундаментальная наука, южный макрорегион.
Уважаемые коллеги!
Позвольте кратко изложить итоги работы Южного научного центра РАН за 10 лет и остановиться на проблемах и задачах фундаментальных исследований. Путь создания ЮНЦ РАН был непрост. В начале пути было важно определиться с тематикой научно-исследовательских работ, сохранив существующие научные школы. Юг многолик и эмоционален. Здесь переплетаются разнородные проблемы людей и общества. Без учета специфики региона и складывающихся обстоятельств никакие планы и стратегии не могут быть реализованы. Сейчас доказывать нашу состоятельность нет необходимости: институты и отделы ЮНЦ зарекомендовали себя как дееспособные и эффективные научные коллективы. В систему ЮНЦ входят пять институтов. География подразделений от Ростова-на-Дону, Волгограда, Астрахани до Элисты, Ставрополя, Грозного и Сочи. Налажена кооперация с академическими научными центрами в Дагестане, Северной Осетии и Кабардино-Балкарии.
За десять лет своего существования ЮНЦ привлек в регион 2,2 млрд рублей инвестиций, из них 300 млн рублей - внебюджетные средства. В бюджет государства уплачено 302 млн руб. налогов.
* Доклад на Пленарном заседании Международного форума "Инновационные технологии в гуманитарном, техногенном и экологическом пространствах" 12 марта 2013 г.
1 Южный научный центр Российской академии наук, 344006, г. Ростов-на-Дону, пр. Чехова, 41, тел. (863) 266-56-77, e-mail: matishov_ssc-ras.ru@ssc-ras.ru
2 Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра РАН, 183010, Мурманск, ул. Владимирская, д. 17.
За эти годы из региональных источников поступило 6 млн руб. Среди наших заказчиков - НИИ "Гидропроект" им. С.Я. Жука, ОАО "Роствертол", ОАО НК "Лукойл", ОАО НК "Роснефть", КБ им. М.Л. Миля, "Роснано", подразделения Роснефти и Газпрома, фермерские хозяйства и др. Мы достигли высокого коэффициента полезного действия от вложенных денежных средств. Все технические и естественные разработки нацелены на индустриализацию региона и обороноспособность страны. Прикладные исследования обеспечены внебюджетными средствами.
Создано 400 новых рабочих мест. В стенах ЮНЦ собрались специалисты высокого уровня, из 300 штатных докторов и кандидатов наук треть ученых в возрасте до 35 лет.
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Для движения вперед требуется не только получать новые знания, но и представлять сферу их применения. Основные научные направления в области физики, химии, нанотехнологий и новых материалов возглавляют академики В.А. Бабешко, В.И. Колесников, В.И. Минкин, И.А. Новаков, члены-корреспонденты РАН Ю.Ю. Балега, И.А. Каляев, В.И. Лысак.
Система адаптивного управления параметрами лопасти несущего винта вертолета. Наиболее напряженным и ответственным элементом конструкции вертолета является лопасть несущего винта. Современные конструкции лопастей вертолетов выполняются из высокопрочных полимерных композитов, что обеспечивает их лучшие аэродинамические характеристики, живучесть, практически
бесконечный ресурс, однако не устраняет присущих вертолетам всех без исключения компоновок и типов повышенных вибрации и излучаемого шума. Решением этой проблемы последние два десятилетия заняты все ведущие мировые производители винтокрылых машин [1-5]. Специалисты ЮНЦ РАН активно работают в этой области в интересах отечественного создателя вертолетов семейства Ми - КБ им. М.Л. Миля совместно с НКТБ "Пье-зоприбор", НИИ механики и прикладной математики Южного федерального университета при технической поддержке ОАО "Роствертол". Важнейшим элементом в конструкции лопасти нового поколения является система активного управления ее геометрией, создание которой предусматривает решение целого комплекса научных проблем, включающего задачи механики и аэромеханики композитной конструкции, разработку мощного быстродействующего привода активных закрылков на основе пьезоактивных материалов, адаптивной системы, обеспечивающей управляемое изменение циклического шага закрылков в течение одного оборота винта [6]. Фактически эта концепция заимствует у живой природы (птиц и летающих насекомых) способность к управляемому изменению несущих поверхностей в полете [7]. Нами выполнен анализ ряда компоновок активной лопасти, предложены конструктивные решения, на основе современных численных методов оптимизации разработано решение быстродействующего мощного управляемого привода с использованием новейших композиционных и пьезокерамических материалов [8], ведутся работы по реализации опытной конструкции лопасти, созданию требуемых технологий [9]. Ожидаемые результаты разработки предполагают снижение уровня шума вертолета до 75%, снижение потребления топлива, выбросов углекислого газа и оксида азота, улучшение аэродинамических характеристик лопастей и летательного аппарата в целом, включая повышение аэродинамической устойчивости и живучести.
Технология получения светоаккумулирующих фотолюминофоров на основе алюминатов щёлоч-но-земельных элементов. Разработана технология, обеспечивающая получение серии светоаккумули-рующих люминофоров синего, голубого, зеленого и красного цветов свечения на основе алюминатов и оксисульфидов с размером частиц 3-10 мкм и квантовым выходом фотолюминесценции 80%, светящихся после прекращения освещения в течение 14 часов [10]. Использование мелкокристаллического люминофора со средним размером частиц меньше микрона позволит значительно снизить его расход. Замена крупнодисперсных аналогов на субмикронный люминофор позволяет снизить рас-
ходные нормы в 5-6 раз, уменьшить себестоимость светопреобразующих материалов (лаков, красок) на 15%. Применение светоаккумулирующих покрытий в подъездах жилых домов, производственных помещениях для аварийного освещения позволяет значительно экономить электроэнергию.
Оптимизация структуры солнечных элементов для малых спутников. Анализ существующих мобильных источников энергии показал, что только солнечные элементы могут эффективно и с высокой надежностью обеспечить независимое энергообеспечение спутников, космических аппаратов, удаленных гражданских и военных объектов. Развитие фотовольтаики идет по пути повышения эффективности преобразования солнечного излучения и снижения себестоимости производства фотоэлектрических преобразователей. Обе задачи успешно решаются в отделе нанотехнологий, солнечной энергетики и энергосберегающих технологий ЮНЦ РАН.
Разработан альтернативный по отношению к мо-лекулярно-лучевой и газофазной эпитаксии метод ионно-лучевой кристаллизации фоточувствительных гетероструктур с квантовыми точками [11]. Стоимость технологической установки в 4 раза ниже стоимости установки молекулярно-лучевой эпитаксии и в 6 раз ниже стоимости установки газофазной эпитаксии. Получены образцы фотоэлектрических преобразователей на основе прямозонных и непрямозонных гетероструктур с квантовыми точками с повышенной интегральной эффективностью преобразования инфракрасной части солнечного спектра (расширение спектра поглощения более 30%), обеспечивающие снижение удельной стоимости производства в расчете на квадратный метр фотоактивной поверхности не менее чем на 25% [12; 13].
Тонкопленочные технологии в микроэлектронике нового поколения. Разработан новый способ осаждения гетероэпитаксиальных пленок сложных оксидов [14-16]. Принципиальное отличие его от известных аналогов состоит в том, что рост пленок происходит из наночастиц сложного оксида, образующихся в плазме ВЧ-разряда за счет нестандартной конструкции распылительного узла и режимов создания плазмы, которые реализованы в разработанной в ЮНЦ РАН технологической установке "Плазма 50 СЭ". В предлагаемой технологии распыление мишени оксида происходит на кластерном уровне. По мере движения кластеров от мишени к подложке происходит их рост (за счет гетерогенных реакций), что приводит к образованию в плазме дисперсной фазы из наночастиц оксида (с динамической температурой 105 К). Обнаружено, что рост монокристаллических пленок оксида (сегнетоэлек-
трики, высокотемпературные сверхпроводники, мультиферроики) в таких условиях происходит по слоевому механизму, а сплошность пленки достигается при толщине меньше 1 нм и шероховатости поверхности 0,04 нм [17; 18].
Это позволило впервые провести изучение свойств пленок наноразмерной толщины и обнаружить принципиально новое свойство сегнето-электрических гетероструктур на подложке MgO -существование критической толщины (~40 нм), ниже которой в пленках присутствуют двумерные растягивающие напряжения в плоскости подложки, а выше которой - двумерные сжимающие напряжения [19; 20]. Этот эффект открывает возможности для управления свойствами гетероструктур в широких пределах.
Высокое структурное совершенство наноразмер-ных пленок позволяет создавать ряд новых электронно-управляемых устройств микроэлектроники: сверхскоростные аналоговые оптические модуляторы для волоконно-оптических линий [21], работающие на частотах до 100 ГГц, СВЧ-устройства (фазовращатели, резонаторы, фильтры) для принципиально новых фазированных антенных решеток высокого разрешения [22; 23].
Сейсмическая безопасность - ключевая проблема стран Причерноморья. Для мониторинга сейсмической обстановки в районе проведения Олимпийских игр в тесной кооперации с Геофизической службой РАН создан Центр обработки геофизической информации. Наряду с традиционными методами оценки состояния предвестников землетрясений разработан новый метод, основанный на новейшем математическом аппарате - методе блочного элемента, созданном в ЮНЦ
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.